Теплоємність і питома теплоємність

Кім і Філіп хочуть заварити чай. Це забагато води, Філіпе! Варто закипіти вічно! Кім правий. Щоб закип’ятити багато води, потрібно більше часу та енергії. Чому це так? Коли ви нагріваєте воду, ви передаєте теплову енергію від плити до води. Потім температура води підвищується тому що частинки всередині починають рухатися швидше. Вода забирає теплову енергію, яка перетворюється в енергію руху - кінетична енергія частинок. У такому вигляді енергія зберігається у воді. Кількість теплоти, яку речовина може прийняти і зберегти, — це її ТЕПЛОЄМКІСТЬ. Теплоємність залежить від трьох факторів: - на скільки змінюється температура - скільки там речовини - і що це за речовина. Вища температура означає вищу кінетичну енергію атомів. Отже, чим більше ми піднімаємо температуру, тим більше енергії зберігається в речовині. Кількість речовини має значення, оскільки він визначає кількість частинок. Кожна з частинок всередині речовини зберігає енергію, тому чим їх більше, тим більше енергії вони можуть взяти та накопичити разом. Підрахунок частинок був би дуже непрактичним, тому ми просто використовуємо масу для вираження кількості речовини. Щоб побачити, який тип речовини має відношення до теплоємності, давайте проведемо експеримент! Почнемо з двох однакових скляних склянок. Одну з них заливаємо водою а інший з такою ж кількістю етанолу. Поставимо їх на той самий вогонь на той самий проміжок часу - 60 секунд. Тепер, якщо ми вимірюємо температуру в кожному горщику, чи буде якась різниця? подивимось... Етанол набагато гарячіший за воду! Це тому, що етанол і вода складаються з різних молекул, які по-різному з’єднані та розташовані. У деяких речовинах, атомам легше рухатися - кінетична енергія зростає швидше, і температура теж. Інші речовини, наприклад вода, доведеться поглинати більше енергії ззовні щоб змусити атоми рухатися. Кінетична енергія атомів буде зростати повільно, і температура також буде. Кількість тепла, необхідна для підвищення температури одного кілограма речовини на один градус Цельсія або один кельвін є специфічним для цієї речовини. Цю властивість ми називаємо ПИТОМою ТЕПЛОЄМОСТЬЮ - або просто ПИТОМА ТЕПЛО. Речовини з високою питомою теплоємністю, як вода, може приймати і зберігати більше тепла ніж ті з меншою питомою теплоємністю - як етанол. Для багатьох речовин, ми можемо знайти значення питомої теплоємності в таблиці. Але що, якщо у нас є об’єкт, і ми не знаємо, з якої речовини він складається - подобається ця металева кулька? Ми не можемо знайти в таблиці його питому теплоємність - але ми самі можемо розрахувати! Ми знаємо, що він важить півкілограма, і нагріти його на 50 кельвінів нам потрібно 3250 одиниць енергії - джоулів. Ми можемо взяти ці дані і помістити їх у формулу: Енергія - 3250 джоулів розділити на масу - півкілограма, а різниця температур - 50 кельвінів. Отримаємо результат - питома теплоємність цього металу дорівнює 130 джоулям на кілограм Кельвіна хм, якщо питома теплоємність води становить приблизно 4200 джоулів на кілограм Кельвіна, можеш сказати, що легше нагрівається - Півкілограма води чи ця металева кулька...?